绵阳市城市停车管理有限公司四川绵阳621000
摘要：针对传统停车场带来的停车效率低，停车场管理不便等问题，利用物联网相关技术，将软件、硬件相结合，设计了一种基于物联网技术的智能停车场管理系统。本文首先提出了智能停车系统需具备的基本功能，并以RFID技术、ZigBee传感网络、移动客户端技术和O2O模式等作为关键技术，提出了一种智能停车系统的设计。
关键词：物联网；智能停车；设计
近些年物联网技术不断发展，射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备越来越多的被应用到各行各业的智能化管理中，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。因此，借助物联网技术，在目前城市已有的停车系统的基础上，采用RFID和ZigBee无线传感网络检测等技术，设计了一种基于物联网的智能停车系统。
1基于物联网的智能停车系统的功能构想
1.1空余车位在线查看功能
在O2O（OnlinetoOffline）模式下，用户可以通过PC网页或者手机等终端远程查看停车场的空余车位信息，车位上有车泊入或离开时，车位状态变化都会及时显示在用户终端上。如果用户想要在某个停车场泊车，可提前通过手机等移动终端查看信息并预定车位，进行有计划的安排，消除寻找车位的盲目性。
1.2车位预约功能
通过移动终端查看空闲车位，用户可以对其进行标记和预约，对于被用户标记过的车位系统会限制其他车辆泊入，待用户到达自己预约的车位时，可以通过移动终端操作，解除限制，泊车入位。
1.3停车引导功能
用户可以通过移动终端查看停车场布局图和停车情况，并根据引导找出事先预约或者空闲的车位。当停车场规模较大时，清晰的停车分布图可以引导用户快速泊车。
1.4停车场信息共享和停车位推荐功能
当用户通过移动终端预约车位时，系统控制硬件，采取强制措施保护车位，例如升起一排地桩或者档杆，阻止其他用户进入。但是这显然是对公共资源的一种浪费，更好的做法是，仅对被预约的车位进行标记，当用户预约的车位被其他用户占用时，系统可为用户推荐车位，提供可选的停车方案。停车位推荐的功能是依赖于信息共享的，各个停车系统之间能够信息共享，才能提供合理的车位推荐。
2物理网关键技术
2.1RFID技术
射频识别（RFID，RadioFrequencyIdentifica-tion）是一种利用电磁感应或微波进行通信的非接触式自动识别技术，主要通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术可识别高速运动的物体，能够同时识别多个标签，具有非接触工作距离长、非视距读取、适于恶劣环境等优点。
RFID系统一般由电子标签、读写器和天线3部分组成。电子标签由耦合元件与芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，可部署在物体上标识目标对象。当电子标签进入读写器所在的无线射频磁场后，读写器读取标签信息，并控制射频模块向标签发射读写信号；电子标签接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流获得能量，启动控制电路和射频电路将存储在内部芯片的数据送出，读写器接收并解码标签发送的数据，送至计算机系统进行处理。天线负责在电子标签和读写器之间传递射频信号。
1.2ZigBee无线传感网络
在智能停车系统中，下位机采用超声波传感器探测距离，从而判断车位上是否有车辆泊入。通过Arduino控制器操纵传感器采集数据经由ZigBee网络传递至PC上位机，数据在上位机上进行预处理(消除噪声)后，最终递交至服务器。另一方面，除了接收和处理来自下位机的数据，上位机也可以接收服务器控制信息，并通过ZigBee网络发送控制信息至Arduino控制器，最终由Arduino来控制硬件动作，实现反向控制，因此，系统中不仅可以通过移动终端获取传感器数据实现在线查看车位的功能，也能通过手机操作控制系统硬件，实现预约车位的功能。超声波传感器与Arduino控制器、ZigBee与上位机均采用串口通信协议交换数据。
1.3移动客户端技术
使用Java、Swift、ReactNative等技术可开发各个平台的App，通过调用服务器提供的RESTAPI获取车位状态，并使用第三方SDK集成一些实用的功能，例如，使用百度地图SDK为App集成地图和导航功能;使用支付宝SDK可以为App集成在线支付功能，停车收费通过移动支付技术完成。因此，用户通过App可以快速查看停车场的布局图和停车位的当前占用信息，提前预约车位，进行高效的停车管理，缓解城市停车压力。
3基于物联网的智能停车系统的设计
该智能停车系统整体上划分为三大部分:数据源层、数据服务层和发布层。
3.1系统架构
系统总体结构如图1所示。
图1系统总体构架图
首先，系统中原始数据均来源于数据源层，通过红外、超声波等设备采集车位传感数据，采用ZigBee传感网络作为中间层进行通信，依照ZigBee协议进行组网和发送数据。采集到的传感器数据可通过ZigBee传感网络传送至PC上位机进行数据的集中预处理。其次，数据服务层运行于服务器中，接收来自PC上位机的传感器数据，对其进行处理，最终转换为车位状态信息存储于数据库内，并使用Webservice规范发布数据接口，提供数据共享功能。最后，在发布层，系统支持多种客户端，用户可方便地查看停车场车位信息，并使用车位预约、停车引导等功能。
3.2数据源层
数据源层是整个系统的“感知层”，由超声波车位检测器、RFID读卡器和视频监控设备组成，主要负责系统基础数据的采集，为信息分析与处理提供原始数据。RFID读卡器和视频监控设备均安装在停车场出入口，读卡器利用RFID非接触式自动识别技术设计，主要完成对出入车辆的探测识别以及车辆出入库时间的采集。视频监控设备主要负责采集车辆的车牌、型号、颜色等信息。
超声波车位检测器安装在每个车位的正上方，由超声波测距传感器构成，主要完成车位信息的探测与采集。车位正上方的超声波传感器向下发射超声波，每隔5min采集一次车位信息，超声波经地面或车辆顶部反射后被传感器接收，可获得超声波的传输时间，从而计算超声波的传输距离。车位上有车时超声波的传输距离与无车时不同，由此判断车位上是否停放了车辆。当车位信息发生变化时，车位检测器探测并采集最新信息。
3.3数据服务层
数据服务层主要包括数据信息的传输、分析以及处理。
系统内各模块之间的信息在数据服务层传输与交互，确保信息传递的及时性和准确性，以及整个系统高效、稳定的运行。由于停车场内车位之间的距离较短，车位比较密集，车位信息的采集与传输均采用无线传感器网络，这种网络的建设成本较低，适应性、扩展性和设备的可维护性较强，有利于整个系统的稳定性。
数据服务层接收并存储信息传输模块传送的各类基础数据，采用数据挖掘技术对这些数据进行整合分析，根据一定的规律和算法搜索出隐藏在其中的有用信息，计算出停车场的空车位数、入库车辆数、出库车辆数，统计每个车辆的停车时间、停车费用及停车记录，以及停车场的收益等数据，并将空车位数、总泊位数等信息传输给信息发布模块。出入库车辆数和收益数据可为停车场管理者进行管理决策提供数据支撑，停车记录可为用户提供相关查询服务。
3.4发布层
发布层是整个系统对外进行信息发布的窗口，主要负责及时有效的更新发布停车场的名称、行驶路线、空车位数、总泊位数等信息。
信息发布方式可以采用车载终端、广播电台、个性化的手机短信服务以及路侧的电子显示屏，电子屏可以设置在停车场周边区域的街道两旁，便于过往的车辆及时获取车位信息。
结语
针对城市中停车难的问题，以提供高效、便捷的车位信息为出发点，以车位信息的采集与发布为核心，研究并设计了基于物联网的智能停车系统，该系统具有车辆的进出场控制、停车引导、自动缴费、反向寻车、车位预定、停车信息的对外发布等功能，实现停车场自动化管理，缓解日益增长的汽车保有量带来的城市停车压力。
参考文献
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